第七章原油的脱盐脱水

第二篇石油加工概论石油是烃类和非烃类构成的复杂混合物，要想精确地将石油分离成单组分化合物，几乎是不可能的，根据对石油产品的使用要求，也没有这种必要。从石油中提炼出各种燃料、润滑油和其它产品的基本途径是：将原油按沸点分割成不同馏分，然后根据油品使用要求，除去馏分中的非理想组分，或经化学反应转化成所需要的组分，从而获得合格石油产品。

2/3/20231石油炼制工程通常原油先经过蒸馏过程，根据已制定的加工方案，将其按沸程分割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油、各种润滑油馏分和渣油，此即所谓的原油一次加工。蒸馏所得到的各种馏分油称为直馏油，基本不含沥青质和胶质。为提高产品质量和轻油收率，相当多的直馏馏分油作为二次加工过程的原料，如催化裂化原料、催化重整原料和加氢裂化原料等。润滑油馏分可通过溶剂精制、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青及补充精制等加工过程得到各种润滑油基础油。各种加工过程得到的不同产物，最后大都需要通过精制和调合，加入必要的添加剂，才能成为合乎各种质量标准的石油产品。

2/3/20232石油炼制工程从原油蒸馏得到的直馏轻馏分（汽油、煤油和轻柴油等）数量有限，即使产量不多的轻质原油，其含<300℃馏分也只有50%～60%，其它原油含<300℃馏分仅20%～30%或更少。我国主要原油大都含轻馏分较少，含<300℃馏分约<27%。因此必须将原油中重质馏分油甚至渣油转化成轻质燃料，这就需要进行二次加工；同时还需将所得到的轻质油品进行精制和用气体烃合成高辛烷值汽油组分，这些过程绝大部分为化学反应过程，主要过程有催化裂化、催化重整、催化加氢、热裂化、减粘裂化、焦炭化、叠合、烷基化、异构化等过程。

2/3/20233石油炼制工程

润滑油生产过程主要是脱除润滑油馏分和渣油中的胶质、沥青质、多环短侧链芳烃、非烃化合物及石蜡等，以改善润滑油的粘温性质、氧化安定性和低温性能等。加工过程以物理过程为主，如渣油溶剂脱沥青，溶剂精制、溶剂脱蜡等。

本篇将分别讨论各主要石油加工过程的基本原理、影响因素、工艺流程和主要设备等问题。原油在蒸馏前，必须先进行脱盐脱水预处理，以满足蒸馏装置对原油含盐含水量的要求。

2/3/20234石油炼制工程第七章原油的脱盐脱水2/3/20235石油炼制工程一、原油脱盐脱水的目的

从地层中开采出来的原油中均含有数量不一的机械杂质、C1～C2轻烃气体、水以及NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐类。原油先经过油田的脱水装置处理，要求将含水量降到<0.5%，含盐量降至<50mg/l。但由于油田脱盐脱水设施不完善或原油输送中混入水分，进入炼油厂的原油仍含有不等量的盐和水分，盐类除小部分呈结晶状悬浮在原油中外，大部分溶于水中。水分大都以微粒状分散在油中，形成较稳定的油包水型乳状液。原油含盐含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害，主要为：2/3/20236石油炼制工程（1）增加储运、加工设备（如油罐、油罐车或输油管线、机泵、蒸馏塔、加热炉、冷换设备等）的负荷，增加动力、热能和冷却水等的消耗。例如一座年处理量为250万吨的常减压蒸馏装置，如果原油含水量增加1%，热能耗将增加约7000MJ/h。

（2）影响常减压蒸馏的正常操作。含水过多的原油，水分气化，气相体积大增，造成蒸馏塔内压降增加，气速过大，易引起冲塔等操作事故。（3）原油中的盐类，随着水分蒸发，盐分在换热器和加热炉管壁上形成盐垢，降低传热效率，增大流动阻力，严重时导至堵塞管路，烧穿客壁、造成事故。

2/3/20237石油炼制工程（4）腐蚀设备，缩短开工周期。CaCl2和MgCl2能水解生成具有强腐蚀性的HCl，特别是在低温设备部分存在水分时，形成盐酸，腐蚀更为严重。

CaCl2+2H2O→Ca(OH)2+2HClMgCl2+2H2O→Mg(OH)2+2HCl

加工含硫原油时，会产生H2S腐蚀设备，其生成的FeS附于金属表面，形成一层保护膜，保护下部金属不再被腐蚀。但如同时存在HCl，HCl能与FeS反应，破坏保护膜，反应生成物为H2S，会进一步腐蚀金属，从而极大地加剧了设备腐蚀。其反应为：

Fe+H2S→FeS+H2FeS+2HCl→FeCl2+H2S2/3/20238石油炼制工程（5）盐类中的金属进入重馏分油或渣油中，毒害催化剂、影响二次加工原料质量及产品质量。

因此原油进入炼油厂后，必须先进行脱盐脱水，使含水量达到0.1%～0.2%。含盐量<5mg/l，对于有渣油加氢或重油催化裂化过程的炼油厂，要求原油含盐量<3mg/l。2/3/20239石油炼制工程二、原油脱盐脱水的基本原理

原理：原油中的盐大部分溶于水中，所以脱水的同时，盐也被脱除。常用的脱盐脱水过程是向原油中注入部分含氯低的新鲜水，以溶解原油中的结晶盐类，并稀释原有盐水，形成新的乳状液，然后在一定温度、压力和破乳剂及高压电场作用下，使微小的水滴，聚集成较大水滴，因密度差别，借助重力水滴从油中沉降、分离，达到脱盐脱水的目的，称为电化学脱盐脱水，简称电脱盐过程。2/3/202310石油炼制工程当水滴直径>0.5×10-6m时，水滴沉降速度基本上符合球形粒子在静止流体中自由沉降的斯托克斯（Stokes）定律：

式中u：水滴沉降速度，m/s；

d1：水滴直径，m；

ρ1：水密度，kg/m3ρ2：原油密度，kg/m3；

υ2：原油粘度m2/s；

g：重力加速度，m/s2。

2/3/202311石油炼制工程措施：加热、压力、加破乳剂、高压电场、注水由上式可见，增大两相间的密度差，减小原油粘度，均可增加沉降速度。通过加热，可以降低原油粘度，促进水滴聚结，增大水滴直径；同时水的密度ρ1随温度升高而下降的幅度比原油密度ρ2变化小，即ρ1-ρ2增大，因此加热原油有利于油水分离，此即为常用的加热沉降脱水法。这些因素中，沉降速度与水滴直径的平方成正比，所以增大水滴直径可以大大加快沉降速度，在原油脱盐脱水过程中，关键的是促进水滴聚结，增大水滴直径。加热沉降脱水时，温度不能过高，否则原油中轻组分和水会气化，脱盐罐需采用很高压力才能正常操作，因此一般加热温度为100℃左右。当原油和水呈乳状液时，仅靠加热沉降无法解决脱盐脱水问题，必须采用电化学脱盐脱水方法。

2/3/202312石油炼制工程三、影响脱盐脱水的因素1、温度：温度升高可降低原油的粘度和密度，增加水的沉降速度，但不宜过高，105～140℃。2、压力：避免原油中水轻组分汽化，0.8～2MPa。3、注水量和水质：注水量一般为5%～7%。4、破乳剂和脱金属剂：二元以上组分的复合型破乳剂，脱金属剂与金属发生螯合作用。5、电场梯度：电场梯度越大，破乳效果越好，过大水滴会发生分散，500～100V/cm。2/3/202313石油炼制工程三、原油脱盐脱水工艺

炼油厂原油的脱盐脱水大都采用二级电化学脱盐方法,它综合运用加热、加破乳剂和高压电场几种措施，使原油破乳、水滴聚结而沉降分离。

2/3/202314石油炼制工程原油按比例加入淡水、破乳剂后经原油泵混合，并经换热器加热到预定温度，从底部进入一级电脱盐罐，通过高压电场后，脱水原油从罐顶引出；再次注入新鲜水，经混合阀混合后进入二级电脱盐罐底部，再次通过高压电场脱水，脱水后原油从罐顶流出即为脱水原油。从二级脱盐罐中脱出的水含盐较少，将其作为一级脱盐前所加的水注入原油，以节约新鲜水。从一级脱盐缸脱出的水，从罐底排出后出装置。

原油进入一级和二级脱盐罐前均需注水，其目的是溶解原油中的结晶盐类和增大原油中含水量，以增加水滴的偶极聚结力。通常注水量一级为原油的5%～6%，二级为2%～3%。2/3/202315石油炼制工程五、原油脱酸在石油炼制过程中，环烷酸的腐蚀性极强，酸值在0.5mgKOH/g以上就会产生强烈腐蚀。脱酸机理：加入适当的中和剂及增溶剂，与原油中的环烷酸和其它酸中和反应，转化为水溶性或亲水的化合物，即生成盐进入溶相或水相，在破乳剂的作用下，在一定的电场梯度和